(57)【要約】【課題】  ひずみを抑えて木造構造物の耐久性を向上させることができると共に、耐朽性に優れて木造構造物の寿命を延ばすことができ、加工作業の効率化を図ることができ、ＶＯＣが空気中に発散することがなく、人体にほとんど無害な構造材を提供することにある。【解決手段】  木造構築物の土台や横架材等に用いる構造材において、樹木を切削加工することにより所定の板厚に加工した板材を、所定温度の高温下で所定時間加熱処理して得られたサーモウッドを、複数枚貼り合わせて集成材としたことを特徴とし、集成材を土台や横架材に用いている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹木を切削加工することにより所定の板厚に加工した板材を、所定温度の高温下で所定時間加熱処理して得られたサーモウッドを、複数枚貼り合わせて集成材とした構造材。
【請求項２】
前記集成材を土台状にしたことを特徴とする請求項１記載の構造材。
【請求項３】
前記集成材を横架材状にしたことを特徴とする請求項１記載の構造材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木造構築物の土台や横架材等に用いる構造材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、土台や横架材等に用いる構造材は、一本の丸太から切り出した無垢のスギ、ヒノキ、ベイマツ、ベイツガ等が用いられてきた。
また、土台には特に防腐処理を施したベイツガ等が用いられてきた。この防腐処理は、これらの木材にＣＣＢ等の木材防腐処理剤を加圧注入又は塗布することによって行っている。
しかし、従来の構造材や防腐処理の先行技術は、文献公知発明に係るものではないため、記載すべき先行技術文献情報はない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、スギ、ヒノキ、ベイマツ、ベイツガ等は、含水率の変化等で生じるひずみを防止することが困難である。また、防腐処理を施さない限り、耐朽性を向上させることが困難である。
また、防腐処理を施す場合に用いられるＣＣＢ等の木材防腐処理剤は、木材の表面には浸透するものの芯部分にまでは行き届かず、現場で加工した切断面やほぞ穴等には改めて木材防腐処理剤を塗布する必要があり、作業が繁雑である。
さらに、木材防腐処理剤は、空気中に発散するＶＯＣ（揮発性有機化合物）の一種であり、頭痛、目・のどの痛み、喘息やアトピー性皮膚炎等の原因になるなど、人体にさまざまな悪影響を及ぼすことが懸念されている。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ひずみを抑えて木造構造物の耐久性を向上させることができると共に、耐朽性に優れて木造構造物の寿命を延ばすことができ、加工作業の効率化を図ることができ、ＶＯＣが空気中に発散することがなく、人体にほとんど無害な構造材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の構造材は、樹木を切削加工することにより所定の板厚に加工した板材を、所定温度の高温下で所定時間加熱処理して得られたサーモウッド（熱処理木材）を、複数枚貼り合わせて集成材としたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の構造材は、集成材を土台状にしたことを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の構造材は、集成材を横架材状にしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、高温加熱処理したサーモウッドは、伸縮率が小さいことから、ひずみを抑え、木造構造物の耐久性を向上させることができる。さらに、サーモウッドは含水率が低く腐りにくいため、木造構造物の寿命を延ばすことができる。
また、板材を高温加熱処理した後に貼り合わせていることから、構造材の芯部分を含めすべての部位でカビが生えにくく腐りにくいため、切削したほぞ穴の内面や切断面に防腐処理を施す必要がなく、作業の効率化を図ることができる。さらに、木材防腐処理剤を加圧注入したり塗布する必要がないことから、ＶＯＣが空気中に発散することがなく、人体にほとんど無害である。
【０００９】
請求項２の発明によれば、カビが生えにくく腐りにくいサーモウッドを用いた構造材を、土台状にして木造構造物に用いることにより、木造構造物の寿命を延ばすことができる。
【００１０】
請求項３の発明によれば、寸法安定性に優れるサーモウッドを用いた構造材を、横架材状にして木造構造物に用いることにより、木造構造物のひずみを抑え、耐久性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。図１は、本発明に係る構造材の製造手順を示すフローチャートである。図２は、同高温加熱処理での加熱温度を示すグラフである。図３は、同構造材が土台状である場合の一例を示す説明図である。尚、以下の説明で括弧内の符号は、図１に示すフローチャートの符号に対応している。
【００１２】
本実施の形態の構造材は、木造構築物の土台や横架材等に用いる構造材で、各種の木材を集成した構造用集成材である。具体的には、例えば、図３に示すような土台１に用いられるものである。土台１の場合の太さは約１０５ｍｍ角や約１２０ｍｍ角で、長さが約３８００ｍｍや約４０００ｍｍである。ラミナ５〜８の厚さとしては約２０ｍｍ〜約６０ｍｍで、２枚〜５枚を集成する。
【００１３】
この構造材に使用する樹木の種類（樹種）は、広葉樹及び針葉樹である。針葉樹は、具体的には、杉、檜、欧州アカマツ（レッドウッドを含む）、スプルース（ホワイトウッドを含む）、ベイツガ、ベイマツ等である。また、広葉樹は、具体的には、ブナ、ナラ、メランティ、アピトン等である。尚、これらの具体的な樹種に限られたものではなく、後述する高温加熱処理及び集成が可能な樹木であればよく、竹等であってもよい。
【００１４】
次に、構造材１の製造方法を説明する。
まず、森林から伐採してきた丸太の樹皮を剥ぐ（Ｓ１０１）。次に、皮剥を終えた丸太を無駄がないように、必要寸法に合わせて製材し、ラミナ５〜８にしいていく（Ｓ１０２）。このラミナ５〜８の必要寸法は、長さが約３８００ｍｍや約４０００ｍｍで、厚さは約２０ｍｍ〜約６０ｍｍである。尚、製材した後、必要に応じて自然乾燥又は人工乾燥を行うようにしてもよい。
【００１５】
次に、製材したラミナ５〜８に、高温加熱処理を施すことによりサーモウッド（熱処理木材）状にする（Ｓ１０３）。この高温加熱処理は、図２の温度のグラフに示すような３つのフェーズを経て行うようにする。
まず、第１段階は、温度増加及び高温乾燥のフェーズである。具体的には、熱と蒸気を使用して、窯内の温度を約１００℃まで急速に上げる。その後、温度を約１３０℃まで徐々に上昇させる。高温加熱処理する前のラミナ５〜８の乾燥状態等により第１段階の温度上昇時間を調整し、第１段階では、ラミナ５〜８の含水率がほぼ０％となるようにする。
【００１６】
第２段階は、熱処理のフェーズである。具体的には、樹種に応じて約１８５℃〜約２１５℃の間に温度を上昇させ、２時間〜３時間この高温状態で一定に保つようにする。
最後の第３段階は、冷却及び湿気条件付けのフェーズである。具体的には、温度を急激に低下させ、温度が約８０℃〜約９０℃に達した段階で湿度を加え、一般的な環境下における平衡含水率が約４％〜約７％のレベルになるように整える。
尚、本実施の形態で示した高温加熱処理の温度、時間、含水率等は、あくまでも例示であり、構造材１に用いるラミナ５〜８として耐久性等の効果が確保できる条件を任意に定めればよい。
【００１７】
次に、サーモウッド状にしたラミナ５〜８をプレーナで整形した後（Ｓ１０４）、２枚〜５枚のラミナ５〜８に接着剤を塗布して圧締（プレス）して硬化させる（Ｓ１０５）。すなわち、ラミナ５〜８を角材状に貼り合わせて集成材にする。尚、接着剤は、構造用接着剤を用い、例えば、水性高分子−イソシアネート系やレゾルシノール樹脂系のものである。
【００１８】
次に、ラミナ５〜８を集成した集成材を、プレーナで、表面をきれいに仕上げると共に、サイズの微調整を行うことで、構造材１が完成する（Ｓ１０６）。その後、工場又は現場で、用途に合わせた加工が行われる（Ｓ１０７）。この加工としては、根太や梁等の横架材状にする場合や、図３に示すように、ほぞ穴３やボルト穴４等の切削加工をして土台状にする場合等がある。
【００１９】
本実施の形態の構造材１は、ラミナ５〜８に高温加熱処理が施されていることから、ラミナ５〜８の大きな割れや表面のひび割れが生じにくく、樹木を切削加工しただけの無垢の構造材に比べ、強度が均一で耐久性に優れている。この耐久性は、樹種にかかわらず優れていることから、安価なの樹種を構造材として用いることが可能となり、木造構造物のコストの削減が可能である。
また、板状のラミナ５〜８の状態で高温加熱処理した後に貼り合わせていることから、構造材１の芯部分を含めすべての部位で一般的な環境下における平衡含水率が約４％〜約７％と低く、カビが生えにくく腐りにくい。このため、切削したほぞ穴の内面や切断面に防腐処理を施す必要がなく、作業の効率化を図ることができる。
さらに、木材防腐処理剤を加圧注入したり塗布する必要がないことから、ＶＯＣが空気中に発散することがなく、人体にほとんど無害である。また、木材防腐処理剤が土壌に漏れ出ることもないことから、土壌汚染を防止することも可能である。
【００２０】
尚、高温加熱処理を、無垢の構造材に施すことも可能であるが、芯部分まで完全に加熱するには時間を要する。これに対し、本実施例のように、予め樹木を切削加工して板状のラミナ５〜８にすれば、短時間で効率的に高温加熱処理を施すことができる。
【００２１】
また、本実施の形態の構造材１は、土壌汚染の可能性が指摘される木材防腐処理剤を含んでいないことから、接着剤として土壌に還元する水性高分子−イソシアネート系を用いることにより、木造構築物の取り壊し後に、自然環境に対してほぼ無害な形で廃棄することができる。
【００２２】
さらに、ラミナ５〜８は、一般的な環境下における平衡含水率が約４％〜約７％と低く、周囲の温度や湿気の変化により伸縮率が小さいことから、貼り合わせるときに接着ムラがおきにくく、強固で均等に接着させることができる。
【００２３】
また、本実施の形態の構造材１は、一般的な環境下における平衡含水率が約４％〜約７％と低く、カビが生えにくく腐りにくい（耐朽性に優れる）ため、湿度の高い環境で使用される家屋の土台、該土台に連結される柱材、雨水に触れやすい屋根裏に用いられる横架材等に特に適した材料である。すなわち、カビが生えにくく腐りにくい構造材１を、土台状等にして木造構造物に用いることにより、木造構造物の寿命を延ばすことができる。
さらに、ラミナ５〜８に高温加熱処理を施すことによりセルロースの長さが短くなるため、白蟻等がセルロースを消化できず、防蟻処理剤を用いずに害虫排除が可能である。すなわち、防蟻処理剤がＶＯＣとして空気中に発散することがなく、人体にほとんど無害である。また、防蟻処理剤が土壌に漏れ出ることもないことから、土壌汚染を防止することも可能である。
【００２４】
また、本実施の形態の構造材１は、一般的な環境下における平衡含水率が約４％〜約７％と低く、周囲の温度や湿気の変化により伸縮率が小さい（寸法安定性に優れる）ことから、この構造材１を横架材状にして木造構造物に用いることにより、木造構造物のひずみを抑え、耐久性を向上させることができる。特に、構造材１を床材の下地である根太に用いた場合、床の浮陸を抑えることが可能である。
さらに、ラミナ５〜８の大きな割れや表面のひび割れが生じにくく、樹木を切削加工しただけの無垢の構造材に比べ耐久性に優れていることから、強度を要する根太や梁等の横架材に特に適している。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の構造材は、耐久性に優れ、カビが生えにくく腐りにくいため、橋脚等の屋外で風雨にさらされる構築物の構造材としても有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る構造材の製造手順を示すフローチャートである。
【図２】同高温加熱処理での加熱温度を示すグラフである。
【図３】同構造材が土台状である場合の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１・・・・・構造材（土台）
３・・・・・ほぞ穴
４・・・・・ボルト穴
５〜８・・・ラミナ
１０・・・・基礎
１１・・・・アンカーボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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